Elektromagnetische straling

Elektromagnetische straling regt mich auf. Het irriteert me, omdat we nog steeds niet weten wat het precies is. We weten er een hoop van, maar waar het uit bestaat kan niemand zeggen. Bij geluid is het een stuk makkelijker. Geluid is ook een trilling of een golfbeweging. Van geluid weten we dat het de moleculen van de lucht of het water waar het zich door beweegt, in trilling brengt. Geluid is bewegende luchtmoleculen. Deze triling plant zich voort, en zo weten we precies wat de frequentie (de snelheid van de trilling) en de voortplantingssnelheid (de snelheid waarmee de trilling van het ene molecuul op het andere wordt overgedragen) inhoudt. De bewegende lucht- of watermoleculen komen aan op het trommelvlies dat dan ook begint te bewegen, kleine bliepjes lopen naar de hersenen en voila: ik hoor een geluid. Water en lucht zijn media waardoor het geluid zich kan voortplanten.

Bij elektromagnetische straling is er geen medium. Tenminste, dat is der aktuelle Wissensstand. Vroeger dacht men van wel, en noemde dit medium de ETHER. De ether was een onbekende stof die we nog niet konden waarnemen en moest alleen nog maar ontdekt worden. Een zeer logische gedachtengang. Elektromagnetisch straling, waartoe licht ook behoort, plantte zich voort door de bestanddelen van de ether in trilling te brengen, net als bij geluid, en that's it.

Maar toen kwamen Michelson en Morley en vergeleken twee zonnestralen met elkaar: een straal die in de richting van bewegingsrichting van de aarde loopt en een die er loodrecht op staat. De twee lichstralen zouden verschillende snelheden moeten hebben als ze zich door een ether bewegen. Dat ligt daaraan, dat de ether 'stilstaat' en de aarde zich door de ether heen beweegt. Als de aarde zich van de zon weg beweegt, dan moet de lichstraal die in dezelfde richting gaat als de beweging van de aarde iets langzamer zijn, omdat de relatieve snelheid van de aarde (de waarnemer beweegt mee) er vanaf getrokken moet worden. Ongeveer zo alsof je de snelheid van een vliegtuig vanuit een rijdende bus probeert te meten: bij de vlieg-snelheid die je waarneemt moet je de snelheid van de bus nog optellen of aftrekken, al naar gelang je in dezelfde richting rijdt als het vliegtuig of er tegenin.

Jammer voor Michelson en Morley en de rest van de toenmalige wetenschap, maar hoe ze het ook wendden en keerden, het licht had ALTIJD DEZELFDE SNELHEID. Het experiment is later in verschillende vormen door anderen herhaald, maar de uitslag bleef altijd gelijk: het maakt niet hoe je zelf als waarnemer beweegt, je neemt de snelheid van het licht altijd even groot waar. De lichtsnelheid is een constante, namelijk c. En omdat licht elektromagnetische straling is met een bepaald frequentie bereik, is de snelheid van elektromagnetische straling ook constant. Maar 'snelheid van elektromagnetische straling' bekt niet zo lekker, dus hebben we het meestal over de snelheid van het licht.

Om dit dilemma op te lossen was er iemand nodig van het formaat van Einstein, die een theorie opbouwde waarmee deze constante snelheid van het licht verklaard kon worden. Heel simpel gezegd komt het erop neer, dat voor een bewegende waarnemer de TIJD met een andere snelheid verloopt, en daardoor neemt hij de snelheid van het licht zo waar alsof die constant is. Dat roept allerlei leuke ongerijmdheden op. Stel je beweegt jezelf voort met de halve lichtsnelheid. Op het moment dat je begint te bewegen, knipt je collega, die op dezelfde plaats blijft staan, zijn zaklantaarn aan. Als je nu tijdens je beweging die lichstraal bekijkt, dan heeft deze nog steeds de snelheid van het licht TEN OPZICHTE VAN jou. Dat ligt eraan dat voor jou de tijd nu nog maar half zo snel gaat. Je ziet weliswaar dat de afstand die het licht afgelegd heeft, maar half zo groot is als wanneer je stil zou staan, maar aangezien snelheid = afstand : tijd, en de afstand en de tijd allebei gehalveerd zijn, is de snelheid van het licht toch weer constant.

Of zoiets. Helemaal begrepen heb ik de algemene relativiteitstheorie niet, dus sla me niet dood als ik het niet correct uitleg.

Elektromagnetische straling is dus een golfbeweging zonder medium.

Elektromagnetische straling is volgens de officiele definitie een trilling van een elektromagnetisch veld. Wat een elektromagnetisch veld precies is weten we eigenlijk ook niet, we weten alleen wat de werking is: magnetisme en elektriciteit. Als ik een stroom laat lopen, ontstaat een magnetisch veld, als ik een magneet beweeg in de buurt van een geleider, dan ontstaat een elektrische stroom. Wat elektrische stroom is, is redelijk goed bekend (beweging van elektrisch geladen deeltjes), wat magnetisme is ook (uitrichting van kleine magneetpooltjes in een stuk ijzer), maar waar dit VELD uit bestaat, of hoe het mogelijk is dat een deeltje door een vakuum heen invloed kan uitoefenen op een ander deeltje, dat weten we niet. Er zijn verschillende theorien voor, maar weten doen we het niet. We kunnen precies uitrekenen wat die velden en stralingen voor uitwerkingen hebben, maar we weten niet waarom.

Elektromagnetische straling is echter niet alleen een golfbeweging. Elektromagnetische straling is, al naar gelang het experiment waarmee je het waarneemt in samenhang met de frequentie, ook bewegende deeltjes. Materie dus. Meerdere experimenten hebben aangetoond dat straling zich gedraagt alsof het afgeschoten deeltjes zijn. En zelfs het omgekeerde is het geval: deeltjes (bijvoorbeeld elektronen) gedragen zich bij bepaalde experimenten alsof het golfbewegingen zijn. Je schiet bijvoorbeeld een elektron door een klein gaatje en het komt op twee plekken terecht op een opvangscherm. Het is net een goocheltruc.

We weten dus niet waar de straling uit bestaat, en naar het schijnt hebben we ook niet begrepen hoe materie eigenlijk functioneert.

Hetzelfde geldt overigens voor de zwaartekracht en nog een derde kracht die geloof ik de sterke kernkracht heet. De zwaartekracht is nog vreemder dan elektromagnetische straling. Waar een elektrische kracht nog altijd overgebracht moet worden door straling en het dus een bepaalde tijd duurt voordat het ene voorwerp een elektromagnetisch kracht op een andere kan uitoefenen, is de werking van de zwaartekracht ONMIDDELIJK. Als ik twee voorwerpen naast elkaar leg, dan trekken ze elkaar meteen aan, zonder dat er een tijd moet verstrijken. Een soort van verklaring hiervoor wordt in de tweede theorie van Einstein gegeven. Volgens Einstein bestaat de zwaartekracht uit vervormingen in het ruimte-tijd-continuum. Daar kan niemand zich iets bij voorstellen, zelfs Einstein niet, maar de wiskundige formules waarmee hij dit beschrijft blijken te werken.

Het feit dat we de basis van onze materie en krachten niet WERKELIJK begrijpen, zegt veel over ons en zou ons eigenlijk nederig moeten stemmen. Het is er waarschijnlijk ook de oorzaak van dat wetenschappers tegenwoordig niet meer zo een hoog aanzien hebben als honderdvijftig jaar geleden, toen men nog dacht dat de mens binnen enkele tientallen jaren alle raadsels van het universum zou ontrafelen. In feite zijn we apen die een kunstje geleerd hebben zonder het te doorgronden. We zijn wel slimme apen, en we kunnen hele knappe en ingewikkelde kunstjes, maar we blijven apen.